MEGAINCÊNDIOS NO PARQUE NACIONAL DA CHAPADA … · ... Programa de Pós Graduação em Modelagem...
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MEGAINCÊNDIOS NO PARQUE NACIONAL DA CHAPADA DIAMANTINA (BA):
CARACTERIZAÇÃO A PARTIR DO ÍNDICE ESPECTRAL NBR
Cândida Caroline Souza de Santana Leite1, Sarah Moura Batista dos Santos2, Washington de Jesus
Sant’Anna da Franca-Rocha3
1. Estudante de Geografia, Universidade Estadual de Feira de Santana, Feira de Santana-Ba, [email protected]
2. Geógrafa, Mestre em Ciências Ambientais, UEFS, Feira de Santana-Ba, [email protected] 3. Geólogo, Professor titular da UEFS, Programa de Pós Graduação em Modelagem em Ciências da Terra e do Ambiente, Feira de Santana-
RESUMO: O presente artigo tem por objetivo identificar as áreas queimadas por um megaincêndio
ocorrido em 2008, no Parque Nacional da Chapada Diamantina, a partir do cálculo do índice espectral
NBR, utilizando imagem LandSat 5. Com o índice espectral NBR pode-se caracterizar as cicatrizes de
incêndio na imagem de satélite a partir da diferença normalizada entre bandas referentes ao
infravermelho próximo e ao infravermelho de ondas curtas. Como resultado, foi obtido o mapa de
cicatrizes do incêndio de 2008, histogramas que representam os pixels queimados e não queimados da
imagem, sendo que este último, além de ter sido útil na quantificação das áreas assoladas, serviu
também para validar a eficácia do índice.
PALAVRAS-CHAVE: Índice espectral NBR, Incêndios, Parque Nacional da Chapada Diamantina.
INTRODUÇÃO: Diversos estudos consideram a recorrência de incêndios como uma das principais
ameaças às Unidades de Conservação, causando consideráveis prejuízos à bio e geodiversidade ao
ocasionarem degradações ambientais sobre o solo, a vegetação, a fauna e o ar atmosférico
(MIRANDA et. al., 1996). Observa-se ainda, grande recorrência desses episódios no tempo e no
espaço, ameaçando diversas regiões do mundo. A cada ano, milhares de hectares de áreas cobertas por
vegetação são consumidos pelo fogo, pondo em risco o meio-ambiente e a comunidade local
(ALMEIDA, 2007).
Para o presente estudo, utilizou-se como recorte temporal o incêndio ocorrido em 2008, no Parque
Nacional da Chapada Diamantina (PNCD), Bahia, por ter sido um evento de grandes proporções, o
qual apresentou, segundo dados do INPE in Silva et. al. (2013), cerca de 240 focos de calor.
Neste sentido, a utilização de geotecnologias como o Sensoriamento Remoto tem se mostrado muito
eficaz no estudo de uso e ocupação da terra, particularmente em relação ao fogo. Sobre esse tema,
Silva et. al. (2013) afirmam que a partir dessa ferramenta é possível obter informações detalhadas e
atualizadas sobre a localização e extensão das queimadas.
Desta forma, a utilização de índices espectrais consiste em uma forma eficiente de caracterizar as
cicatrizes de incêndio nas imagens de satélite estudadas, indicando com clareza os locais assolados
pelo fogo, a partir de equações entre as bandas infravermelho próximo e do infravermelho de ondas
curtas.
Este trabalho objetiva identificar as áreas queimadas pelo incêndio ocorrido em 2008, dentro do
PNCD, a partir do cálculo do índice espectral NBR, utilizando imagem LandSat 5.
MATERIAL E MÉTODOS: O Parque Nacional da Chapada Diamantina (figura 1) compreende uma
área de 152 mil ha, a qual está localizada dentro de um conjunto de relevo serranos, de sentido
Norte/Sul, denominado Chapada Diamantina (CEZAR, 2011), que, por sua vez está inserido no grupo
Serra do Espinhaço o qual se estende da região central da Bahia até o norte de Minas Gerais. A região
apresenta, em sua maior parte clima semiárido, com épocas de seca bem marcadas entre os meses de
Setembro a Dezembro, propenso aos episódios de queima.
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Figura 1: Mapa de localização do PARNA Chapada Diamantina.
● Aquisição e Processamento Digital da Imagem Para este estudo, empregando critério de boa qualidade para processamento, foi utilizada uma imagem
do sensor TM (Thematic Mapper) a bordo do satélite Landsat 5, visto que, as cenas do satélite mais
recente na época (Landsat 7) continham ruídos, sendo assim, inapropriadas para o processamento.
A imagem obtida tem data de passagem em 08 de Novembro de 2008 com órbita/ponto 217/69 e foi
adquirida através do banco de dados do Serviço Geológico do Estados Unidos (USGS- United States
Geological Survey), pelo endereço eletrônico (http://earthexplorer.usgs.gov/).
A priori, a cena foi recortada a fim de delimitar a área de estudo, obtendo mais clareza e rapidez no
processamento. Após o recorte foi realizada a calibração radiométrica da imagem, a partir da função
radiometric calibration, de modo a transformar os números digitais (ND) da mesma em valores de
radiância.
Dando continuidade ao pré-processamento da cena foi efetuada a correção atmosférica com o módulo
FLAASH (Fast Line of sight Atmospheric Analysis of Spectral Hypercubes), o mesmo, de acordo com
Lima e Ribeiro (2014) é baseado no código MODTRAN para estimar a reflectância de superfície a
partir de modelagem das condições atmosféricas. Ao utilizar o FLAASH foram inseridos os seguintes
parâmetros: modelo atmosférico Tropical, modelo de aerossol Rural, visibilidade de 30 km e altitude
de 1,6 km.
Efetuado os passos de pré-processamento, deu-se início ao processamento digital da imagem,
calculando o índice espectral NBR (Normalized Burn Ratio - NBR), o qual consiste em um método de
identificação da intensidade de uma queimada baseando-se na diferença normalizada entre o pico de
reflectância no infravermelho próximo e do infravermelho de ondas curtas (ALLEN; SORBEL, 2008).
Para tanto foi utilizada a equação 1, a seguir.
NBR= 𝑁𝐼𝑅−𝑆𝑊𝐼𝑅
𝑁𝐼𝑅+𝑆𝑊𝐼𝑅 Equação (1)
Sendo que, no sensor utilizado usa-se NBR= 𝑅4−𝑅7
𝑅4+𝑅7
Na qual,
R4= Reflectância da banda 4 da imagem LandSat 5;
R7= Reflectância da banda 7 da imagem LandSat 5.
Após o cálculo do NBR na imagem, foi possível, a partir dos dados estatísticos resultantes, gerar o
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histograma NBR, de modo a dar um outro ângulo de observação na severidade dos incêndios do ano
estudado.
RESULTADO E DISCUSSÃO: Com base no cálculo do índice espectral NBR foi possível
confeccionar o mapa de cicatrizes de incêndios de 2008 do PNCD (figura 2).
Figura 2: Mapa das cicatrizes de incêndio do PNCD em 2008.
Na figura 2 constata-se três locais de ocorrência de queima bem marcados (áreas com valores de NBR
negativos), de modo que a menor delas é observada na porção Norte da área de estudo, enquanto a
maior se encontra na porção Sul.
A utilização do índice NBR para este tipo de estudo foi atestada por Key e Benson (2006), mostrando
que quando o índice é zero, a R4 e a R7 são aproximadamente iguais, como ocorre com nuvens e
vegetação improdutiva, por outro lado quando o NBR é negativo, segundo os autores, isso sugere um
grande estresse hídrico na vegetação.
O histograma NBR (figura 3), obtido com base no cálculo do índice realizado na imagem LandSat 5,
traz a correlação entre o número de pixels queimados (valores negativos) e os pixels não queimados
(valores positivos), sendo possível ver com clareza a quantidade de área acometida pelo fogo.
Figura 3: Histograma NBR computado a partir dos dados obtidos pelo índice NBR na cena da área de estudo.
De acordo com a figura 3, em torno de 300 mil pixels demonstram traços de queimadas o que
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corresponde a aproximadamente 6 % da área pesquisada. O índice NBR varia entre -1.0 e 1.0, dessa
forma, a variação observada no histograma é de -0.45 a 0.75, sendo que a média dos valores
encontrados é de 0,1392, enquanto a mediana está em torno de 0,122, e o desvio padrão 0,2012.
O histograma acima foi utilizado nesta pesquisa com o intuito de trazer com clareza a quantidade de
área queimada nos incêndios de 2008. Em outros estudos, como Escuin et. al (2008) e Santos et. al.
(2017), esta técnica é utilizada para comparar os valores NBR em épocas pré e pós incêndios,
calculando a diferença multitemporal do índice, a fim de avaliar a extensão e a severidade da
queimada a partir da relação dos índices NBR antes e depois dos episódios.
Na figura 4 (a, b e c) pode ser observado em detalhe as áreas queimadas, a partir do perfil espectral
traçado.
Figura 4: Perfil espectral traçado nas áreas queimadas. Na 4. a observa-se a maior área queimada, encontrada ao
Sul do Parque, a 4. b mostra o detalhe da queima encontrada na região central leste, enquanto a figura 4. c traz o
detalhamento da menor ocorrência, esta encontrada mais ao Norte do PNCD.
Na figura 4 observa-se o comportamento espectral das áreas queimadas. O modo como ocorre picos de
absorção a medida que o transecto estende-se para onde de fato ocorreu queima e, através do perfil
espectral, mostra os valores de NBR atingidos. Na figura 4 a, em 80 (distância em pixels) no perfil o
valor NBR chega a -0.19, atestando a severidade da queima naquele local.
Quanto aos valores resultantes do índice observados tanto nos transectos como no histograma, Key e
Benson (2006) afirmam que áreas com valores próximo ou iguais a “0” correspondem a locais com
nuvens e solo exposto, enquanto os valores negativos do índice representam o destaque da reflectância
da banda 7 sobre a banda 4, indicando áreas com estresse hídrico e/ou assoladas pelo fogo. Em
contrapartida, locais com valores positivos representam a sobreposição da reflectância da banda 4
sobre a banda 7, ou seja, mostram áreas com vegetação sadia.
A título de validação foi realizada uma conversa com os brigadistas voluntários que ajudaram no
combate aos incêndios do ano estudado, obtendo assim confirmação da queima nos locais onde
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observam-se cicatrizes com base no índice de queimada.
CONCLUSÕES: O índice NBR demonstrou grande eficiência no estudo das áreas acometidas pelos
incêndios de 2008 no PNCD, destacando os locais que sofreram queima.
Com a utilização do histograma foi possível calcular o percentual de área queimada, bem como ter
uma visão clara da relação de pixels queimados, não queimados e áreas de solo exposto.
A partir dos perfis espectrais, trazendo em detalhe as áreas assoladas pelos incêndios, foi possível
identificar a dinâmica de valores de NBR entre áreas com vegetação sadia e não sadia, observando os
picos de valores positivos e os picos de valores negativos e assim relacioná-los com o transecto na
imagem.
A identificação dos locais com ocorrência de incêndios naquele ano possibilitou observar os locais
onde houve maiores prejuízos à biodiversidade, e a partir dessas constatações será viável construir um
plano de prevenção e combate desses episódios.
Diante do exposto, verifica-se a eficácia da metodologia aplicada, a qual possibilitou alcançar o
objetivo desta pesquisa, permitindo identificar as áreas com incidência de queima em toda extensão do
Parque Nacional da Chapada Diamantina.
AGRADECIMENTOS: À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia por financiar o plano
de trabalho que desencadeou este estudo. Ao projeto de Mapeamento Anual da Cobertura e Uso do
solo no Brasil (MapBiomas), que esta pesquisa está vinculada, ao Programa de Pós-Graduação em
Ciências da Terra e do Ambiente por disponibilizar laboratórios que foram imprescindíveis no
desenvolvimento desta pesquisa e ao Instituto Chico Mendes por toda colaboração.
REFERÊNCIAS:
ALMEIDA, R. M. Modelo de propagação do fogo em incêndios de superfície baseado no método
Nodal. 2008. 113 p. Dissertação (Mestrado em Computação aplicada) – Instituto Nacional de
Pesquisas Espaciais, São José dos Campos, 2007.
ALLEN, J. L.; SORBEL, B. Assessing the differenced Normalized Burn Ratio’s ability to map burn
severity in the boreal forest and tundra ecosystems of Alaska’s national parks. International Journal
of Wildland Fire. 2008.
CEZAR, R. V. Carta Geoambiental da região turística do Vale do Pati- Chapada Diamantina, Ba
(Mestrado em Geociências e Meio Ambiente). Instituto de Geociências e Ciências Exatas,
Universidade Estadual Paulista, Rio Claro- SP. 2011.
KEY, C. H.; BENSON, N. C. 2006. Landscape assessment: Sampling and analysis methods USDA
Forest Service General Technical Report RMRS-GTR- 164-CD.). Disponível em:
<http://www.fs.fed.us/postfirevegcondition/documents/publications/FIREMON_LandscapeAssessmen
t.pdf > Acesso em: 29 de Abril de 2017
LIMA, R. N. DE S.; RIBEIRO, C. B. DE M. Comparação de métodos de correção topográfica em
imagens Lansat sob diferentes condições de iluminação. Revista Brasileira de Cartografia. 2014 n.
66/5. Rio de Janeiro-RJ, p. 1097-1116.
MIRANDA, H. S.; ROCHA E SILVA, E. P.; MIRANDA, A. C. Comportamento do Fogo em
Queimadas de Campo Sujo. In: Simpósio sobre Impacto das queimadas sobre os ecossistemas e
mudanças globais. Anais... Brasília: UnB, 1996.
ESCUIN, S.; NAVARRO, R.; FERNÁNDEZ, P. Fire severity assessment by using NBR (Normalized
Burn Ratio) and NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) derived from LANDSAT TM/ETM
images. International Journal of Remote Sensing, v. 29, n. 4, p. 1053–1073, 2008.
SILVA, T. B.; ROCHA, W. de J. S. da F. ANGELO, M. F. Quantificação e análise espacial dos focos
de calor no Parque Nacional da Chapada Diamantina – BA. In: XVI SIMPÓSIO BRASILEIRO DE
SENSORIAMENTO REMOTO. 2013, Foz do Iguaçu. Anais... p. 6969-6976
SANTOS, S. B. M.; LEITE, C. C. S. S.; FRANCA-ROCHA, W. de J. S. da; BAPTISTA, G. M. de M.;
GONÇALVES, A. J. B. Análise do grau de severidade em área queimada no Parque Nacional da
Chapada Diamantina, Bahia: estudo comparativo em dados dos sensores MUX-IRS\CBERS-4 e
OLI\LANDSAT-8. In: XVIII SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO. 2017,
Santos. Anais...
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